(57)【要約】  赤外線センサは、多くの場合、ローター又は他の機械部品の温度を検出して、差し迫った又は潜在的な作動不良を示すためにターボ分子ポンプ内で使用される。堆積物が赤外線センサ上に又は監視中の表面上に蓄積する場合、センサによって与えられる読み取り値は、実際の表面温度を正確に示さない可能性があり、ポンプ制御装置がポンプを遅れずに停止できない原因になる可能性がある。本発明は、ローターを周囲温度に維持しながらセンサの所定の温度上昇を引き起こすことでセンサを較正する方法及び装置を提供する。特に、本発明は、温度上昇を引き起こす加熱器としてモーターステータを利用する。【選択図】図３
2019529949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線温度センサシステムを使用して、表面の初期放射率ＥIを測定してこれを予測放射率ＥEと比較する方法であって、前記システムは、測定される表面に向けられた赤外線温度センサと、前記赤外線センサの近くに配置されて前記センサを加熱する加熱器とを備え、
ｉ．前記表面を有意に加熱することなく前記赤外線センサを加熱するために前記加熱器の温度を上昇させるステップと、
ｉｉ．前記赤外線センサを加熱することによって生成された生成電圧ＶGを測定するステップと、
ｉｉｉ．前記赤外線センサによって生成された前記電圧を予測電圧ＶEと比較するステップと、
ｉｖ．前記表面の前記初期放射率ＥIを式ＥI＝ＥE（ＶG／ＶE）に従って計算するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
赤外線センサシステムの動作状態を試験する方法であって、前記システムは、赤外線センサと、前記赤外線センサの近くに配置されて前記赤外線センサを加熱する加熱器をと備え、
ｉ．前記赤外線センサを前記赤外線センサの外部にある物体の放射率Ｅを有する表面に向けるステップと、
ｉｉ．前記物体表面を有意に加熱することなく前記赤外線センサを加熱するために前記加熱器の温度を上昇させるステップと、
ｉｉｉ．前記赤外線センサを加熱することによって生成された生成電圧ＶGを測定するステップと、
ｉｖ．前記赤外線センサによって生成された前記電圧を予測電圧ＶEと比較するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
ｖ．ＶGがＶEに実質的に等しくない場合に、前記赤外線システムは理想的な動作状態ではないと判定するステップをさらに含む、
請求項２に記載の赤外線センサシステムの動作状態を試験する方法。
【請求項４】
ｖ．ＶGがＶEに実質的に等しい場合に、前記赤外線システムは理想的な動作状態であると判定するステップをさらに含む、
請求項２に記載の赤外線センサシステムの動作状態を試験する方法。
【請求項５】
前記赤外線センサシステムは、回転機内に配置され、前記赤外線センサは、前記回転機の回転面から放出された熱放射を測定するように向けられている、
請求項２ないし４のいずれか１項に記載の赤外線センサシステムの動作状態を試験する方法。
【請求項６】
前記赤外線センサシステムは、真空ポンプ内に配置され、真空ポンプローター表面から、特にターボ分子ポンプローターから放出された熱放射を測定するように向けられている、
請求項２ないし５のいずれか１項に記載の赤外線センサシステムの動作状態を試験する方法。
【請求項７】
前記方法は、前記ポンプが室温である場合に初期化される、
請求項６に記載の赤外線センサシステムの動作状態を試験する方法。
【請求項８】
前記方法は、前記ポンプが定常動作状態にある場合に初期化される、
請求項６に記載の赤外線センサシステムの動作状態を試験する方法。
【請求項９】
赤外線センサシステムの動作状態を試験する方法であって、前記システムは、モーターの近くに又は該モーターと一体で配置された赤外線センサを備え、
ｉ．前記赤外線センサを、前記赤外線センサの外部にある放射率Ｅを有する物体の表面に向けるステップと、
ｉｉ．前記物体面を有意に加熱することなく前記赤外線センサを加熱するために、前記モーターの有意な回転を引き起こすことなく前記モーターの温度を上昇させるように少なくとも１つのモーター巻線に直流を印加するステップと、
ｉｉｉ．前記赤外線センサによる生成電圧ＶGを測定するステップと、
ｉｖ．前記赤外線センサによって生成された前記電圧を予測電圧ＶEと比較するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
ｖ．ＶGがＶEに実質的に等しくない場合に、前記赤外線システムは理想的な動作状態ではないと判定するステップをさらに含む、
請求項９に記載の赤外線センサシステムの動作状態を試験する方法。
【請求項１１】
ｖ．ＶGがＶEに実質的に等しい場合に、前記赤外線システムは理想的な動作状態であると判定するステップをさらに含む、
請求項９に記載の赤外線センサシステムの動作状態を試験する方法。
【請求項１２】
前記赤外線センサシステム及びモーターは、回転機内に配置され、前記赤外線センサは、前記回転機の回転面から放射された熱放射を測定するように向けられている、
請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の赤外線センサシステムの動作状態を試験する方法。
【請求項１３】
前記赤外線センサシステム及びモーターは、真空ポンプ内に配置され、真空ポンプローター表面から、特にターボ分子ポンプローターから放出された熱放射を測定するように向けられている、
請求項９ないし１２に記載のモーターの近くに又はモーターと一体で配置された赤外線センサを備える赤外線センサシステムの動作状態を試験する方法。
【請求項１４】
前記方法は、前記ポンプが室温である場合に初期化される、請求項１３に記載のモーターの近くに又はモーターと一体で配置された赤外線センサを備える赤外線センサシステムの動作状態を試験する方法。
【請求項１５】
ローターの表面から放出された熱放射を測定する赤外線センサシステムであって、
赤外線センサと、
前記赤外線センサの近くに配置されて前記赤外線センサを加熱する加熱器と、
を備える、
ことを特徴とする赤外線センサシステム。
【請求項１６】
前記加熱器は、前記赤外線センサと一体である、
請求項１５に記載の赤外線センサシステム。
【請求項１７】
前記加熱器は、抵抗加熱器である、
請求項１５又は１６に記載の赤外線センサシステム。
【請求項１８】
請求項１５から１７に記載され、前記真空ポンプのローター表面から放出された熱放射を測定するように配置された赤外線システムを備える、特にターボ分子ポンプである真空ポンプ。
【請求項１９】
請求項１５から１７に記載され、ターボ分子ローターブレード、ターボ分子ステータブレード、ローターシャフト、及び分子ポンプローターのうちの少なくとも１つの表面から放出された熱放射を測定するように配置された赤外線システムを備える、ターボ分子ポンプ。
【請求項２０】
請求項１５の赤外線システムを備える、ローターを回転させるモーターであって、
前記赤外線センサは、モーター巻線の近くに位置し、前記ローターを含む装置内にある場合に前記ローターの表面から放出された熱放射を測定するように配置されている、モーター。
【請求項２１】
前記モーター巻線は、ポッティング材の中に封入され、前記赤外線センサは、前記ポッティング材の中に取り付けられている、請求項２０に記載のローターを回転させるモーター。
【請求項２２】
前記加熱器は、前記モーターによってもたらされる、請求項２０又は２１に記載のローターを回転させるモーター。
【請求項２３】
請求項２０から２２のいずれかに記載のモーターを備え、前記赤外線センサは、ターボ分子ローターブレード、ターボ分子ステータブレード、ローターシャフト、及び分子ポンプローターのうちの少なくとも１つの表面から放出された熱放射線を測定するように向けられている、ターボ分子真空ポンプ。
【請求項２４】
前記赤外線センサが向けられている前記表面は、炭素繊維強化スリーブである、
請求項２３に記載のターボ分子ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機ローター、特にターボ分子真空ポンプローターなどの高速回転機ローターの温度を測定するように構成された赤外線センサシステム、及び赤外線センサシステムを備えるモーターに関する。また、本発明は、赤外線センサシステムの動作有効性を試験する方法及びこの方法を実行するように構成された制御装置に関する。さらに、本発明は、赤外線センサによって監視される表面の放射率を較正する方法及びこの方法を実行するように構成された制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの回転機は、赤外線センサを利用して感温可動部の温度を検出する。可動部に接触して接触センサを配置することは困難であり、赤外線センサなどの非接触センサが理想的な解決策である。
【０００３】
図１に示すように、公知の赤外線センサ２は、通常、非常に薄い膜（又はウィンド）８などの赤外線吸収材（吸収材）８に結合された温接点６、すなわち検出接点６と直列に接続した複数のサーモカップルであるサーモパイル４を備える。小さな熱質量の吸収材８は、測定中の物体１０１の表面温度ＴOBの変化に素早くに反応することを意味する。
【０００４】
サーモパイル４の冷接点１０は、通常、等温ブロック１２内に配置されるので、全ての冷接点１０は、センサ内部のサーミスタ１８によって測定した場合に同じ温度つまりセンサの基準温度ＴREFである。
【０００５】
測定される物体１０１がセンサのＩＲ吸収表面の８の前に配置される場合、ＩＲ吸収表面８は、吸収表面８が測定中の物体１０１の温度よりも高いか又は低いかに応じて、それぞれ熱（赤外線）放射の形態の熱正味利得又は熱正味損失を受けることになる。
【０００６】
センサ２と比較して、物体１０１の表面温度（ＴOB）が上昇すると、温接点６は、赤外線を吸収し始め、基準温度（ＴREF）よりも高温になる可能性がある。これによって、物体表面の温度（ＴOB）の変化に対応する電圧がサーモパイル４に生成される。赤外線センサによって測定された温度ＴOBは、内部サーミスタ１８によって測定された温度ＴREFによって補正され、物体表面温度の正確な読取り値が取得される。
【０００７】
ターボ分子ポンプは、高真空すなわち低圧が必要とされる多くの用途で使用されている。例えば、半導体業界では、低欠陥デバイスの歩留まりを高めるのに必要な低圧を維持するために、多くの処理ステップでターボ分子ポンプを使用している。
【０００８】
作動時、ターボ分子ポンプローターは、高回転速度で回転する。ローターブレード先端とポンプケーシング内壁との間の許容差又は距離は、ポンプが所要のポンプ性能を達成するために可能な限り小さくする必要がある。ポンプが所望の温度以上で作動する場合、結果的に生じるローターブレードの膨張は、ローターブレードがステータブレードなどの内部機構の静止部分と衝突することに起因して、破壊的故障が発生し得るようなものである可能性がある。従って、内部ポンプ温度の注意深い制御及び監視が必要である。このことは、赤外線温度センサ２を使用して実現される場合が多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
半導体業界によって利用される多くの処理ステップでは、処理チャンバから離れてターボ分子ポンプを含む真空ポンプシステムを通って移送される腐食性及び／又は凝縮性の副産物が生成される。これらのプロセスは、使用された何らかの温度センサの表面を覆うか又はこれを腐食させる、もしくは監視されているローターの表面を覆う可能性があり、その結果、特に正確な読み取り値を提供する赤外線センサの能力を妨げる程度まで、表面放射率が変わる。
【００１０】
従って、温度センサは、ポンプ内の危険な温度上昇を検出することができない場合がある。
【００１１】
本発明の目的は、上記の問題を解決するか又はこれらの問題の影響を少なくとも低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、赤外線温度センサシステムを表面の初期放射率ＥIを測定してこれを予測放射率ＥEと比較する方法が提供され、本システムは、測定される表面に向けられた赤外線温度センサと、赤外線センサの近くに配置されてセンサを加熱する加熱器とを備え、本方法は、表面を有意に加熱することなく赤外線センサを加熱するために加熱器の温度を上昇させるステップと、赤外線センサを加熱することによって生成された生成電圧ＶGを測定するステップと、赤外線センサによって生成された電圧を予測電圧ＶEと比較するステップと、表面の初期放射率ＥIを式ＥI＝ＥE（ＶG／ＶE）に従って計算するステップと、を含む。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、赤外線センサシステムの動作状態を試験する方法が提供され、本システムは、赤外線センサと、赤外線センサの近くに配置されてセンサを加熱する加熱器とを備え、本方法は、赤外線センサを赤外線センサの外部にある物体の放射率Ｅを有する表面に向けるステップと、物体表面を有意に加熱することなく赤外線センサを加熱するために加熱器の温度を上昇させるステップと、赤外線センサを加熱することによって生成電圧ＶGを測定するステップと、赤外線センサによって生成された電圧を予測電圧ＶEと比較するステップとを含む。
【００１４】
本方法は、ＶGがＶEに実質的に等しくない場合に、赤外線システムは理想的な動作状態ではないと判定し、又は、逆に、ＶGがＶEに実質的に等しい場合に、赤外線システムは理想的な動作状態であると判定するさらなるステップを含むことができる。
【００１５】
赤外線センサシステムは、回転機及び赤外線センサ内に配置され、回転機の回転面から放出された熱放射を測定するように向けることができる。赤外線センサシステムは、真空ポンプ内に配置され、真空ポンプローター表面、特にターボ分子ポンプローターから放出された熱放射を測定するように向けることができる。
【００１６】
本方法は、ポンプが室温の場合に初期化することができ、又は、本方法は、ポンプが定常動作状態にある場合に初期化することができる。
【００１７】
本発明のさらなる態様によれば、赤外線センサシステムの動作状態を試験する方法が提供され、本システムは、モーターの近くに又は該モーターと一体で配置された赤外線センサを備える、本方法は、赤外線センサを、赤外線センサの外部にある放射率Ｅを有する物体の表面に向けるステップと、物体面を有意に加熱することなく赤外線センサを加熱するために、モーターの有意な回転を引き起こすことなくモーターの温度を上昇させるように少なくとも１つのモーター巻線に直流を印加するステップと、赤外線センサによる生成電圧ＶGを測定するステップと、赤外線センサによって生成された電圧を予測電圧ＶEと比較するステップとを含む。
【００１８】
本方法は、ＶGがＶEに実質的に等しくない場合に、赤外線システムは理想的な動作状態ではないと判定し、又は、逆に、ＶGがＶEに実質的に等しい場合に、赤外線システムは理想的な動作状態であると判定するさらなるステップを含むことができる。
【００１９】
赤外線センサシステムは、回転機及び赤外線センサ内に配置することができ、赤外線センサは、回転機の回転面から放出された熱放射を測定するように向けることができる。赤外線センサシステム及びモーターは、真空ポンプ内に配置され、真空ポンプローター表面、特にターボ分子ポンプローターから放出された熱放射を測定するように向けることができる。本方法は、ポンプが室温である場合に初期化することができる。
【００２０】
本発明のさらに別の態様によれば、ローターの表面から放出された熱放射を測定する赤外線センサシステムが提供され、本システムは、赤外線センサと加熱器とを備え、加熱器は、赤外線センサの近くに配置されてセンサを加熱する。好ましくは抵抗加熱器である加熱器は、赤外線センサと一体とすることができる。赤外線システムを備える真空ポンプ、特にターボ分子ポンプを提供することができ、赤外線システムは、真空ポンプのローター表面から放出された熱放射を測定するように配置される。真空ポンプのローター表面は、ターボ分子ローターブレード、ターボ分子ステータブレード、ローターシャフト、及び分子ポンプローターのうちの１つの表面とすることができる。
【００２１】
ローターを回転させるモーターを提供することができ、モーターは、上記赤外線システムを備え、赤外線センサは、モーター巻線の近くに配置され、ローターを含む装置内にある場合にローター表面から放出された熱放射を測定するように配置することができる。
【００２２】
モーター巻線は、ポッティング材内に封入することができ、赤外線センサは、ポッティング材内に取り付けることができる。加熱器は、モーターによってもたらすことができる。
【００２３】
ターボ分子真空ポンプを提供することができ、ターボ分子真空ポンプは、上記モーターを備え、赤外線センサは、ターボ分子ローターブレード、ターボ分子ステータブレード、ローターシャフト、及び分子ポンプローターのうちの少なくとも１つの表面から放出された熱放射を測定するように向けることができる。もしくは、赤外線センサが向けられる表面は、炭素繊維強化スリーブとすることができる。
【００２４】
本発明を十分理解できるように、単に例示的に提示された実施形態は、以下に添付図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】公知の赤外線センサの概略図である。
【図２】本発明の１つの態様による赤外線センサシステムの概略図である。
【図３】本発明の態様による赤外線センサシステムを備えるターボ分子ポンプの断面図である。
【図４】本発明のさらなる態様による赤外線センサシステムを備えるターボ分子ポンプの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
まず図２を参照すると、本発明による赤外線センサシステム２０の概略図が示されている。
【００２７】
センサシステム２０は、図１に示しかつ上述したように、一般的な赤外線センサ２の特徴部と実質的に同じ特徴部を有する赤外線センサ２を備える。センサシステム２０は、センサ２の近くに配置された加熱器１４と、赤外線センサ２及び加熱器デバイス１４に接続された制御装置１６とをさらに備える。
【００２８】
制御装置１６は、本発明の方法に従って赤外線のセンサシステム２０を作動させるように構成されている。
【００２９】
加熱器１４は、制御装置１６が加熱器１４を作動させる場合に、赤外線システムが向けられている物体１０１の表面１０５を実質的に加熱することなく赤外線センサ２を加熱するように、赤外線センサ２の近くに配置する必要がある。図２に示す実施例において、表面１０５は、真空ポンプローターつまり物体１０１の表面である。センサシステム２０の加熱器１４は、赤外線センサ２と別個とすること又は一体とすることができ、何らかの適切な形式の加熱器１４、例えば、抵抗加熱器とすることができる。
【００３０】
作動時、赤外線センサシステム制御装置１６は、以下に説明するように、本発明の第１の態様すなわち方法に従って、動作状態検査を実行することができる。
【００３１】
この方法によって、赤外線のセンサシステム２０の動作状態は、真空ポンプローター１０１の表面１０５が室温である場合に、すなわちポンプ（図示せず）の始動前に、又は、定常動作状態時に、例えば、ポンプが動作速度で稼動しかつガスが入口を通過していない場合のいずれかで判定することができる。真空ポンプがこれらの２つの条件状態（オフ又は定常状態時）のうちの一方にある場合、赤外線センサ２とローター面１０５との間の熱の正味交換は、各々が実質的に同じ温度となるはずなのでゼロになるはずである。
【００３２】
次に、加熱器１４が赤外線センササーモパイル４の温接点／端子６及び冷接点／端子１０の両方を均等に加熱し、赤外線センサ吸収材ウィンド８が清浄で残留物がない場合、この時点でローター面１０５は赤外線センサ２よりも低い温度になるので、ローター面１０５に対して正味熱損失があることになる。従って、予測生成電圧ＶEに一致することになる負電圧ＶGが、サーモパイル４内に生成されることになる。従って、制御装置１６は、赤外線システム２０の動作状態が理想的であることを示すことができる。
【００３３】
「理想的」とは、センサの状態が期待通り機能していると考えられ、現時点では保守管理が必要ないことを意味する。
【００３４】
しかしながら、センサ吸収材ウィンド８がグリース又は他のデブリで覆われている場合、ウィンド８からの熱損失率は、デブリの断熱効果及びサーモパイル４に戻る熱反射によって予測よりも低くなる。従って、生成電圧ＶGは、予測生成電圧ＶEと実質的に等しくないので、制御装置１６は、動作状態が理想的ではなく、システム２０の点検が必要であることを示すことができる。
【００３５】
また、制御装置１６は、表面の初期放射率ＥIを測定してこれを予測放射率ＥEと比較する方法を提供する本発明のさらなる態様によってシステム２０を作動させるように構成することもできる。
【００３６】
赤外線センサ２によって温度が測定されることになるローター１０１の表面１０５に高放射率被覆を施工することは特に好都合である。高放射率被覆は、赤外線センサ２からの熱が表面１０５から離れて反射せず、ローター１０１の表面によって生成された実質的に全ての熱放射が赤外線センサ２に向けられることを保証するので、正確な温度読み取り値を取得できることを保証する。経時的な被覆喪失の問題を解決するために、炭素繊維強化エポキシスリーブ１１０をターボ分子ポンプのローターなどのローターに取り付けることが特に好都合であることが分かっている。
【００３７】
しかしながら、ローター１０１の被覆表面１０５又はスリーブ１１０の表面１０５’がポンプの初期製造時にグリースで覆われた場合、被覆表面又はスリーブの初期放射率ＥIは、予測値ＥEよりも低くなり、ポンプの残存運転寿命にわたって不正確な読み取り値につながる。
【００３８】
従って、赤外線センサシステム２０を使用することで、製造後に正確な読み取り値を取得できるように、製造後すなわち使用前に、表面１０５、１０５’初期放射率ＥIを較正することが可能である。この第２の方法は、表面１０５、１０５’を著しく加熱することなく赤外線センサ２を加熱するために、加熱器１４の温度を上昇させるステップと、表面１０５、１０５’に向けられた赤外線センサ２によって、生成電圧ＶGを測定するステップと、赤外線センサ２による生成電圧ＶGを予測電圧ＶEと比較するステップと、式ＥI＝ＥE（ＶG／ＶE）に従って表面１０５の初期放射率ＥIを計算するステップとを含む。
【００３９】
表面１０５、１０５’の放射率が予測通りであることが分かった場合、試験中の生成電圧ＶGは、予測生成電圧ＶEのそれに実質的に一致することになる。しかしながら、被覆されたローター１０１又はロータースリーブ１１０の表面１０５、１０５’の放射率が予測ほど良好ではない場合、試験中に表面１０５、１０５’によって吸収又は反射された熱量は一致しないことになり、生成電圧ＶGは、比例的に異なることになる。従って、被覆された表面１０５又はスリーブ面１０５’の初期放射率ＥIを計算することができる。放射率測定値が所定の許容範囲、例えば、０．９〜０．９７である場合、計算された初期放射率ＥIは、ポンプが動作中に今後の温度読み取り値を較正するために制御装置１６によって使用される。測定された初期放射率が所定の許容範囲に無い場合、ポンプは点検する必要があり、スリーブ１１０は交換する必要があり、被覆は補う（replenished）必要がある。
【００４０】
図３及び図４を参照すると、本発明のさらなる態様による、モーター２６を備えるターボ分子ポンプ１の断面が示されている。ポンプ１は、使用時、ガスを受け入れるための入口３とポンプ１を通って移送されたガスを排出するための出口５とを有するハウジングつまりケーシング１９を備える。
【００４１】
ケーシング１９内には半径方向外方に延びる複数のローターブレード段９を有するローター１００が設けられている、ケーシング１９は、ターボ分子ポンプ設計の当業者によく知られている方法で、半径方向内方に延びて、各ローターブレード段９の間に位置する一連のステータブレード段１１を有するステータ構成要素を定める。また、ローター１００は、出口５の近くで、一連の分子ドラッグつまりＨｏｌｗｅｃｋ段１３を備え、これはポンプの入口圧力要件を下げてターボ分子ポンプを補助する。
【００４２】
この実施形態において、ローター１００は、最上端及び最下端（例示するように）でそれぞれ軸受１７及び１５で回転支持されている。最下軸受１５は、ボール型軸受構成を備え、最上軸受１７は、受動磁気軸受構成を備える。また、ローターの最上部は、受動磁気軸受１７の不良の場合にローターがポンプの静止部と衝突するのを防止するためにボール型スラスト軸受セット（図示せず）によって保護することもできる。
【００４３】
ローター１００は、モーター２６に結合されている。図示の実施例において、モーター２６は、ステータ２８に収容された同期二極、三相ブラシレス２４ボルト直流モーターである。モーター２６は、モーターステータ２８の周りに等間隔で分散配置された３セットのモーターコイル巻線４４を備える。モーターコイル巻線４４は、熱伝導率が良好なエポキシ樹脂などのポッティング材の中の収容されている。モーターシャフト１１５は、ローター１００に結合してこれを回転させる。
【００４４】
通常使用時、モーターシャフト１１５の整流（commutation）は、外部制御装置１６を使用して制御され、外部制御装置１６は、磁石の極の位置に応じて、３つのモーター巻線４４の各々を順々にオンにして、モーターシャフト１１５、結果的にポンプローター１００を回転させる。
【００４５】
また、モーター２６は、赤外線センサ２を有する一体型赤外線センサシステム２０を備える。センサは、コイル巻線４４のポッティング材の中に収容されて示されているが、モーターステータハウジング２８の中、及び／又はその上に位置することもできる。上述のように、赤外線センサ２は、赤外線放射を監視することで対象装置１０１（この実施例では、ローター１００）の表面温度ＴOBを測定するサーモパイル４と、温度補正のために赤外線センサ２のケーシング２１の温度ＴREFを監視するサーミスタ１８とを備える非接触表面温度測定センサである。
【００４６】
通常使用時、赤外線センサ２は、図３（又は図４の１０２）に示すように、ローター１００上の標的領域１０５から放出された赤外線を監視する。赤外線センサによって測定された温度ＴOBは、内部サーミスタ温度ＴREFによって補正され、ローター表面１０５の温度の正確な読み取り値が取得される。ターボ分子ポンプ１の通常使用時に、ガス負荷がポンプ送給されるか又は出口５の背圧がポンプの設計レベルを上回ったままである場合、ローター温度は上昇することになる。赤外線センサ２は、対象のローター温度ＴOBを示す信号を制御装置１６に送出し、所定の温度を上回る場合、警報が発せられる及び／又は損傷又はポンプ故障を防止するためにポンプが減速される。
【００４７】
赤外線センサ２によって取得したローター温度読み取り値を向上させるために、ローター上の標的走査領域１０５、１０２は、塗布された高放射率被覆を有すること（米国特許第５３５０２７５号に記載されている）、又は、好ましくは炭素繊維強化エポキシスリーブ１１０を有することができる。標的走査領域は、理想的にはローター軸１１５上にあるが、赤外線センサの標的物体表面１０２がステータブレード１１であるか又はドラッグポンプ機構１３である（図４に示す）ように赤外線センサをモーター内に配置することも適切である。
【００４８】
従来試行された赤外線センサ２の位置は、ポンプケーシング１９の中であったか又は欧州特許第１３４８９４０号で開示されているようにポンプの基部内に埋設されていた。しかしながら、これらのセンサは、腐食及び／又はプロセス堆積（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）の影響を受けるので、これらの構成は、安定的に信頼性の高い温度測定を行うことができないことが分かっている。
【００４９】
図３及び図４に示す実施形態は、モーター２６に一体型赤外線センサ２を設けることによって上述した赤外線システム２０に優るさらなる利点を提供し、センサ２の動作状態を検査及び試験することができる装置を提供する。これらの実施例において、モーター２６が加熱器デバイス１４として機能し、本方法は、モーターの有意な回転を引き起こすことなくモーターの温度を上昇させるために、少なくとも１つのモーター巻線に直流を印加するステップを含む。従って、赤外線センサ２は、物体表面１０５を有意に加熱することなく加熱されることができる。その後、表面に向けられた赤外線センサ２による生成電圧ＶGを測定して予測生成電圧ＶEと比較することができる。
【００５０】
ポンプ１の内部のセンサ２の動作状態は、好ましくは、ポンプ１が室温にある間に試験／初期化される。ポンプ制御装置１６又は操作手段（operative）は、最初に、所定の温度上昇がセンサの内部サーミスタ１８によって測定されるまで、好ましくはコイル巻線４４の通常の動作電流よりも高い電流の直流をモーターコイル巻線４４の少なくとも１つを通して送出する。電流をモーターコイル巻線４４の少なくとも１つに又は任意数のモーターコイル巻線に同時に送出することは、ポンプ巻線自体の温度は上昇するが、ローター１００は整流信号がないので回転しないことを意味する。最初に小さな回転が生じる場合もあるが、その回転はポンプ１の定格回転数よりも実質的に低いはずである。ポンプ１は、整流信号がないので最高回転数で回転することができず、ガス圧縮に起因するローター１００内での熱の発生は全くないか僅かである。
【００５１】
モーター２６を所定の温度に加熱することによって、センサ２及び制御装置１６は、通常であれば室温では存在しないであろうモーター２６及びセンサ２の内部基準温度ＴREFと対象ローター１０１の表面温度ＴOBとの差を検出する必要がある。センサの動作有効性がプロセス副産物の影響を受けていない場合、ＴREFは、ＴOBよりも既知の値だけ大きいはずであり、換言すると、センサＶGによって生成された電圧は、予測生成電圧ＶEとは異なるはずである。しかしながら、センサが覆われている又は多少なりとも腐食しているか、又はローター表面１０５がセンサの放射率が変わるように覆われている場合、センサ２は、ローター表面温度を正確に測定することができず、生成電圧ＶG（すなわち、測定された温度差）は、予測生成電圧ＶEとは異なることになる。
【００５２】
所定の温度上昇は、上述したように、直流をモーター巻線の少なくとも１つを通して設定期間にわたって送出するか、又はセンサのサーミスタ１８が所定の温度上昇が達成されたことを検出するまで送出するかのいずれかによって達成することができる。
【００５３】
例えば、試験において、１５アンペアの電流を２つのモーター巻線コイルを通して送出すると、３分で２５℃〜３５℃の温度上昇がもたらされる。測定された温度上昇が予測通りでない場合、例えば、少なくとも１０℃の上述の温度上昇である場合、オペレータ又は制御装置１６は、赤外線センサ２又は表面１０５の放射率が、理想的ではない読み取り値をもたらしていると判定し、ポンプを点検する警告信号を発することになる。
【００５４】
製造時、センサが正しく動作していることが分かっている場合、物体温度ＴOBの予期しない上昇は、標的表面１０５、１０２からの予測より低い放射率が原因である可能性がある。ここの場合、予期しない上昇によって、ローター表面の正確な放射率を計算することができ、ポンプ１が完全に組み付けられた状態でＩＲセンサシステム２０の較正に影響を与える。
【００５５】
勿論、本発明の別の態様によれば、赤外線センサ２及びその近くの上述のように動作し得る加熱デバイス１４を含むセンサシステム２０を備えるターボ分子ポンプ１を提供することができる。
【図１】
2019529949.tif 000003
【図２】
2019529949.tif 000004
【図３】
2019529949.tif 000005
【図４】
2019529949.tif 000006
【国際調査報告】
2019529949.tif 000007
2019529949.tif 000008
2019529949.tif 000009
2019529949.tif 000010
2019529949.tif 000011